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研发最前线:同时实现高效率和长寿命的制氢用SOEC

为了进一步普及可再生能源,有必要引入大规模的蓄电系统。氢蓄电系统使用氢气作为能量媒介,与可再生能源具有良好的相容性,有望投入实际使用。

东芝能源系统株式会社正在开发高温水蒸气电解方式,以便制造出大规模的氢蓄电系统用制氢装置,尤其致力于实现关键设备——固体氧化物电解池(SOEC)的高性能和长寿命。此次,东芝能源系统通过阐明导致电解池劣化的原因,并以此为基础进行改良,使得同时提高SOEC性能并降低劣化率成为可能。

背景

基于能源安全以及应对全球环境问题的考虑,世界范围内正积极引入利用太阳能和风力等可再生能源的发电设备。日本也不例外,日本经济产业省于2015年7月发布了《长期能源供需展望》(1),表示将最大程度地促进可再生能源的引入,并在2030年实现可再生能源占全部能源的22%-24%。

然而,可再生能源发电受气候等因素影响波动较大,若要将其大量引入电力系统,并作为主要电力来源之一加以利用,则需要强化输出稳定系统和电力系统,同时需要引入用于应对输出变动以及供需调整的蓄电系统。

氢蓄电系统是使用氢作为能量媒介的蓄电、发电系统,当可再生能源的输出发生波动并且产生剩余电力时,其将使用剩余电力进行水电解制造并存储氢气,而当出现电力需求时,则通过燃料电池发电,适合用于电力的大规模长期储存(图1)。因此,氢蓄电系统被认为是可吸收输出波动以及储存剩余电力的系统的重要选择之一,同时在发生灾难时,其有望用作支持业务持续计划(BCP)的响应系统。

图1. 氢蓄电系统的概念

通过使用氢作为能量媒介并有效利用热量,可以建立大规模高效的系统。

要将该系统投入实用,高效的制氢系统必不可少,而使用固体氧化物电解质的高温水蒸气电解方法由于能够利用热能作为电解所需能量的一部分,因此与碱性电解以及质子交换膜电解等低温工作的电解方

表情
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